單晶爐坩堝內(nèi)對流問題的研究.pdf

1、在直拉法生長硅單晶體的過程中，坩堝內(nèi)硅熔體的對流會不斷地沖刷坩鍋壁，將雜質(zhì)帶入熔體，并隨著硅熔體對流通過分凝進(jìn)入硅單晶體內(nèi)，同時，對流還會影響坩堝內(nèi)的溫度分布，這些都會嚴(yán)重影響所拉制出的硅晶體的質(zhì)量。
　　 隨著硅單晶向著大直徑、高均勻、高完整和高純度的方向不斷發(fā)展，硅熔體的對流問題變得越來越嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致硅單晶無法正常生長。因此，可以在直拉法生長硅單晶的過程中引入磁場，從而有效地抑制硅熔體的對流，獲得較高質(zhì)量的大直徑硅單晶。<

2、br>　　 本論文首先從理論上分析了坩堝內(nèi)硅熔體的結(jié)晶驅(qū)動力、硅熔體熱量傳輸基本規(guī)律、主要雜質(zhì)的來源及輸運(yùn)形式、硅熔體內(nèi)主要的對流形式及原理、流體模擬中的主要模型、三種磁場對硅熔體對流的抑制原理及應(yīng)用等。
　　 其次，以18英寸坩堝（6英寸單晶爐）為研究對象，利用有限元分析方法，運(yùn)用Fluent軟件，選用湍流模型，模擬分析了坩堝內(nèi)硅熔體的溫度分布以及液面高度、加熱器溫度等因素對其的影響、模擬并分析了硅熔體的流速分布及液面高度和

3、加熱器溫度等因素對其的影響。
　　 最后，在直拉法拉制硅單晶的過程中，分別引入橫向磁場和縱向磁場，對硅熔體對流的抑制效果進(jìn)行了分析對比；在引入橫向磁場條件下，分析橫向磁場的磁場強(qiáng)度的變化對硅熔體對流的抑制效果，可得到當(dāng)磁場強(qiáng)度為0.8T時，硅熔體能夠得到充分的抑制；隨著硅熔體液面的下降，硅熔體的對流流速降低，當(dāng)液面降低到140mm以下時，流速僅為液面高度為230mn時的約1/2，因而可以使硅熔體在滿足一定低流速的前提下，隨著液面